WO2008151760A1 - Lifting wing with adjustable spoiler - Google Patents

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WO2008151760A1
WO2008151760A1 PCT/EP2008/004513 EP2008004513W WO2008151760A1 WO 2008151760 A1 WO2008151760 A1 WO 2008151760A1 EP 2008004513 W EP2008004513 W EP 2008004513W WO 2008151760 A1 WO2008151760 A1 WO 2008151760A1
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WO
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spoiler
wing
suction side
overflow
adjustable
Prior art date
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PCT/EP2008/004513
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Inventor
B. Anil Mertol
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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
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    • B64C9/00—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders
    • B64C9/14—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots
    • B64C9/16—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots at the rear of the wing
    • B64C9/18—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots at the rear of the wing by single flaps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C9/00—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders
    • B64C9/14—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots
    • B64C9/16—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots at the rear of the wing
    • B64C9/20—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots at the rear of the wing by multiple flaps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
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    • B64C9/32—Air braking surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C9/00—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders
    • B64C9/32—Air braking surfaces
    • B64C9/323—Air braking surfaces associated with wings

Definitions

  • the invention relates to a wing with the features of the preamble of claim 1.
  • the preamble of claim 1 applies to hydrofoils of known commercial aircraft and a wide variety of other aircraft in which the spoiler is formed by a brake flap.
  • both the flaps and the slats are extended relative to the leading edge and the trailing edge of the respective wing and provide a much higher lift coefficient compared to cruising, which allows a strong reduction in the airspeed during landing approach.
  • braking devices are those already mentioned and here also referred to as spoilers, which are arranged like the flaps on the trailing edge of the wing.
  • Conventional airbrakes are actuated so that they are swung with their trailing edges around a running in the region of its leading edge pivot axis and thus hired against the overflow of the suction side of the wing. Due to their position directly on the wing, extended airbrakes significantly influence the wing air flow and consequently reduce the lift-increasing effect of the high-lift flaps.
  • the aircraft noise is significantly increased by the thus reduced buoyancy and consequent higher landing speed, as the aircraft noise increases exponentially with the airspeed.
  • the increased vertical speed of the aircraft makes the landing significantly harder, and this load makes higher demands on the design phase of the aircraft.
  • the object of the invention is achieved by a wing with the features of claim 1.
  • Preferred embodiments of the new wing are in the dependent claims 2 to 9 described.
  • the claim 10 relates to an aircraft with a pair of mirror-symmetrically arranged on a fuselage new wings.
  • the new wing a leading edge of the spoiler in flight on the suction side of the wing is extendable, and the extended spoiler is in flight with its suction side facing underside against the overflow of the suction side adjustable.
  • the spoiler of the new wing is set to brake in an opposite direction.
  • High-lift flap positively influenced in terms of increased buoyancy.
  • the spoiler of the new wing may additionally be adjustable with its upper side against the overflow of the suction side. He can, but he does not need to be retracted with its leading edge to the suction side of the wing. In order not to increase the cruise resistance due to the spoiler in the new wing, the spoiler is retractable to a position in which he continues with its top the suction side of the wing. This implies that its leading edge does not protrude beyond the suction side of the wing.
  • protruding the front edge of the spoiler on the suction side of the wing is not necessarily meant that the front edge of the spoiler is in the vertical above the suction side of the wing. However, it lies above the course of the suction side of the wing, and this consideration, an imaginary continuation of this course can be used to below the leading edge used as the spoiler begins at or behind the trailing edge of the wing.
  • Such a position of the spoiler is particularly preferred, in which it spans an area between the wing trailing edge of the wing and a high-lift flap extended beyond it. It is particularly preferred if the spoiler has an overlap with the extended high-lift flap in the direction of its overflow.
  • Gap between the trailing edge of the spoiler and the suction side of the high lift flap may cause a passive inflation effect of the boundary layer on the high lift flap in flight. In this way, the resulting aerodynamic force on the high lift flap is increased in sharp contrast to a normal brake flap. This increase results in both increased lift on the high lift flap and increased resistance.
  • the gap between the underside of the spoiler and the suction side of the extended high lift flap is kept constant when changing an angle of attack of the spoiler, in order to maintain the said blow-off effect as independent as possible of the overall braking effect of the spoiler.
  • the spoiler can be pivoted about a pivot axis extending along its trailing edge.
  • a plurality of spoilers are provided on the new wing. These are ideally adjustable individually. If several spoilers are provided, but not all of these spoilers must be extendable with its front edge on the suction side of the wing. Rather, only one or more such spoiler according to the invention can be provided in addition to conventional air valves. Especially in the fuselage area of the wing, d. H. further away from its wing tip, such conventional airbrakes can be useful to destroy buoyancy after landing of the aircraft, because in the interior of the buoyancy force is greater. Accordingly, the outer region of the wing is preferred for the use of the spoiler according to the invention, if not every spoiler can alternatively be employed in a conventional manner against the overflow of the suction side of the wing.
  • Fig. 1 shows a sectional view through an inventive wing in a high lift configuration.
  • FIG. 2 shows the wing of FIG. 1 employed in a conventional manner
  • Fig. 3 shows the wing of FIG. 1, wherein the spoiler is extended with its front edge and employed with its underside against the overflow of the suction side of the wing.
  • FIG. 4 shows the trailing edge of the wing according to FIG. 1 in the configuration according to FIG.
  • Fig. 5 shows lift and drag curves calculated for the wing configuration of Figs. 2 and 3;
  • FIG. 6 shows pitching moment curves which have also been calculated for the configuration of the wing according to FIGS. 2 and 3.
  • a cross-section wing 1 has a front edge 2, a trailing edge 3, a suction side 4, a pressure side 5, a wing front flap 6 at the Leading edge 2 and a rear wing flap 7 at the trailing edge 3. Furthermore, in the transition region between the trailing edge 3 and the rear wing flap 7, which is also referred to as high-lift flap 7, a spoiler 8 is provided.
  • the wing front flap 6 are extended beyond the wing trailing edge 3 via the leading edge 2 and the wing trailing class 7, wherein the high-lift flap 7 has a distance from the spoiler trailing edge 3 spanned by the spoiler 8.
  • the spoiler 8 is in a position in which it continues the suction side of the wing with its top 9 to the suction side 10 of the high-lift flap 7 back.
  • the high-lift configuration of the wing 1 according to FIG. 1 with the wing front flap 6 and rear wing flap 7 extended provides a greatly increased lift coefficient compared to cruising with retracted flaps, which makes it possible to greatly reduce the airspeed during the landing approach.
  • the spoiler 8 can be used in addition to the thrust reduction and increased air drag due to the failed front wing flap 6 and the extended rear wing flap 7.
  • the spoiler 8 with its upper side 9, as shown in Fig. 2 are employed against an overflow 11 of the suction side 4 of the wing 1.
  • the spoiler 8 is formed in the new wing 1 so that it can also be transferred to the position shown in Fig. 3, in which it is extended with its front edge 12 on the suction side 4 of the wing 1 and with its underside 13 against the overflow 11 is employed.
  • Fig. 4 shows the wing trailing edge 3, the spoiler 8 and the high-lift flap 7 of FIG. 3 in an enlarged view. From this, an overlap 14 of the spoiler 8 and the high-lift flap 7 and a gap 15 between the spoiler 8 and the high-lift flap 7 can be seen.
  • the overlap 14 extends substantially horizontally, while the gap 15 is oriented perpendicular thereto.
  • a guide not shown here for the spoiler 8 is designed so that when changing an angle of attack 16 of the spoiler, the overlap 14 and the gap 15 are not changed significantly. By varying the angle of attack 16 can the current braking effect of the spoiler 8 can be varied.
  • the shape of the leading edge 12 of the spoiler 8, which is also referred to as spoiler nose, the underside 13 of the spoiler and the bulge 17 at the trailing edge 3 of the wing 1 can be optimized in terms of aerodynamic, acoustic, structural and / or production-relevant aspects.
  • a curvature of the spoiler 8 can also be increased by actuators and / or elastic materials to reduce the loss of buoyancy at the front of the wing.
  • a plurality of spoilers 8 are used in the new wing, which can be used in addition to the increase of the total air resistance for the control of the aircraft by being controlled separately from each other.
  • FIGS. 5 and 6 prove the better aerodynamic performances of the spoiler adjustment according to the invention according to FIG. 3 compared with the conventional spoiler or brake flap adjustment according to FIG. 2.
  • the curves shown have been calculated with a stationary numerical CFD method.
  • FIG. 5 shows lift and resistance curves for the rash of the spoiler 8 incremented in 5 ° increments in the directions indicated in FIGS. 2 and 3.
  • Fig. 6 shows the corresponding pitching moment curves.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

A lifting wing (1) has a low pressure side (4), a rear edge (3) and at least one spoiler (8) arranged in the vicinity of the rear edge (3), wherein the spoiler (8) is adjustable in flight to counter an (11) over the low pressure side (4) of the lifting wing (3). A front edge (12) of the spoiler (8) may be extended in flight over the low pressure side (4) of the lifting wing (1) and the spoiler (8) is adjustable in flight with the underside (13) thereof facing towards the low pressure side (11) to counter the excess flow (11) on the low pressure side (4).

Description

Anmelderin: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Applicant: German Aerospace Center e.V.
51147 Köln; Linder Höhe Amtsaktenzeichen: Noch nicht zugewiesen51147 Cologne; Linder height official file: Not yet assigned
Priorität: DE 10 2007 026 765.9 (09.06.2007) RHP Ref.: 17926pct /co6 Datum: 05.06.2008Priority: DE 10 2007 026 765.9 (09.06.2007) RHP Ref .: 17926pct / co6 Date: 05.06.2008
TRAGFLÜGEL MIT VERSTELLBAREM SPOILERWAGON WITH ADJUSTABLE SPOILER
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung bezieht sich auf einen Tragflügel mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a wing with the features of the preamble of claim 1.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 trifft auf Tragflügel von bekannten Verkehrsflugzeugen und eine große Vielzahl anderer Flugzeuge zu, bei denen der Spoiler durch eine Bremsklappe gebildet wird.The preamble of claim 1 applies to hydrofoils of known commercial aircraft and a wide variety of other aircraft in which the spoiler is formed by a brake flap.
Beim Landeanflug eines Flugzeugs wird dessen Geschwindigkeit auf einen möglichst geringen Wert reduziert, um die erforderliche Länge der Landebahn zu beschränken. Des Weiteren ist es zur Verringerung des Fluglärms am Boden erstrebenswert, den lärmbelästigten Bereich durch einen steilen Landeanflug zu minimieren. Hierfür ist ein hoher Auftriebsbeiwert erforderlich, um einen langsamen Anflug realisieren zu können. Zur Erzielung eines steil und langsam geflogenen Anflugpfads sind neben den hierfür notwendigen Hochauftriebssystemen wirkungsvolle Bremsvorrichtungen erforderlich. Bekannte Hochauftriebssysteme umfassen Flügelvorderklappen, so genannte Slats, und Flügelhinterklappen, so genannte Flaps, wobei letztere auch als Hochauftriebsklappen bezeichnet werden. Im Landeanflug werden sowohl die Flaps als auch die Slats gegenüber der Vorderkante bzw. Hinterkante des jeweiligen Tragflügels ausgefahren und stellen einen im Vergleich zum Reiseflug stark erhöhten Auftriebsbeiwert bereit, durch den eine starke Absenkung der Fluggeschwindigkeit während des Landeanflugs ermöglicht wird. Als Bremsvorrichtungen dienen die bereits erwähnten und hier auch als Spoiler bezeichneten Bremsklappen, die wie die Flaps an der Hinterkante der Tragflügel angeordnet sind. Übliche Bremsklappen werden dabei so betätigt, dass sie mit ihren Hinterkanten um eine im Bereich ihrer Vorderkanten verlaufende Schwenkachse hochgeschwenkt und damit gegen den Überströmung der Saugseite der Tragflügel angestellt werden. Aufgrund ihrer Lage direkt auf dem Tragflügel beeinflussen ausgefahrene Bremsklappen maßgeblich die Flügelumströmung und verringern in Folge die auftriebsvergrößernde Wirkung der Hochauftriebsklappen. Zudem wird der Fluglärm durch den so verringerten Auftrieb und die dadurch bedingte höhere Landegeschwindigkeit deutlich vergrößert, da der Flugzeuglärm mit der Fluggeschwindigkeit exponentiell zunimmt. Weiterhin wird durch die erhöhte vertikale Geschwindigkeit des Flugzeugs das Aufsetzen deutlich härter, und durch diese Belastung werden höhere Ansprüche an die Entwurfsphase des Flugzeugs gestellt.When approaching an aircraft, its speed is reduced to as low a value as possible to limit the required length of the runway. Furthermore, to reduce aircraft noise on the ground, it is desirable to minimize the noise-affected area by making a steep landing approach. For this purpose, a high lift coefficient is required in order to realize a slow approach. To achieve a steeply and slowly flown approach path effective brake devices are required in addition to the necessary high-lift systems. Known high-lift systems include wing flaps, so-called slats, and wing flaps, so-called flaps, the latter also being referred to as high-lift flaps. During landing, both the flaps and the slats are extended relative to the leading edge and the trailing edge of the respective wing and provide a much higher lift coefficient compared to cruising, which allows a strong reduction in the airspeed during landing approach. As braking devices are those already mentioned and here also referred to as spoilers, which are arranged like the flaps on the trailing edge of the wing. Conventional airbrakes are actuated so that they are swung with their trailing edges around a running in the region of its leading edge pivot axis and thus hired against the overflow of the suction side of the wing. Due to their position directly on the wing, extended airbrakes significantly influence the wing air flow and consequently reduce the lift-increasing effect of the high-lift flaps. In addition, the aircraft noise is significantly increased by the thus reduced buoyancy and consequent higher landing speed, as the aircraft noise increases exponentially with the airspeed. Furthermore, the increased vertical speed of the aircraft makes the landing significantly harder, and this load makes higher demands on the design phase of the aircraft.
Alternativ zu Bremsklappen an der Saugseite von Tragflügeln ist es bekannt, Bremsklappen am Rumpf eines Flugzeugs anzuordnen, die in die das Flugzeug umgebene Luftströmung hinein ausgelenkt werden können. Nachteilig bei dieser Art von Bremsklappen sind das begrenzte zur Verfügung stehende Einbauvolumen sowie die eingeschränkte Fähigkeit strukturelle Fluglasten im Rumpfbereich aufzunehmen. Die praktische Anwendung solcher Bremsklappen am Rumpf hat zudem gezeigt, dass die auf diese Weise mögliche Erhöhung des Gleitpfadwinkels für eine gewünschte so genannte Steilabstiegprozedur nicht ausreichend ist. Zusätzlich muss mit einem erhöhten Gesamtgewicht des Flugzeugs und einer geänderten Außenform des Rumpfs gerechnet werden. Aus diesen Gründen nimmt durch Bremsklappen am Rumpf auch der Luftwiderstand während des Reiseflugs in unerwünschter Weise zu.As an alternative to airbrakes on the intake side of airfoils, it is known to arrange airbrakes on the fuselage of an aircraft which can be deflected into the airflow surrounding the aircraft. A disadvantage of this type of airbrakes are the limited available installation volume and the limited ability to accommodate structural flight loads in the trunk area. The practical application of such brake flaps on the fuselage has also shown that the possible increase in the gliding path angle in this way is not sufficient for a desired so-called steep descent procedure. In addition, an increased overall weight of the aircraft and a changed outer shape of the fuselage must be expected. For these reasons, the drag on the fuselage also undesirably increases aerodynamic drag during cruising flight.
AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Tragflügel mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, dessen Spoiler beim Bremsen ausschließlich den Luftwiderstand des jeweiligen Flugzeugs erhöht, aber nicht dessen Auftrieb reduziert. Zusätzlich soll kein zusätzlicher Reiseflugwiderstand erzeugt werden.It is the object of the invention to provide a wing with the features of the preamble of claim 1, the spoiler when braking only increases the air resistance of the respective aircraft, but does not reduce its buoyancy. In addition, no additional cruise resistance is to be generated.
LÖSUNGSOLUTION
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Tragflügel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des neuen Tragflügels sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 9 beschrieben. Der Patentanspruch 10 betrifft ein Flugzeug mit einem Paar von spiegelsymmetrisch an einem Rumpf angeordneten neuen Tragflügeln.The object of the invention is achieved by a wing with the features of claim 1. Preferred embodiments of the new wing are in the dependent claims 2 to 9 described. The claim 10 relates to an aircraft with a pair of mirror-symmetrically arranged on a fuselage new wings.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION
Bei dem neuen Tragflügel ist eine Vorderkante des Spoilers im Flug über die Saugseite des Tragflügels ausfahrbar, und der ausgefahrene Spoiler ist im Flug mit seiner der Saugseite zugewandten Unterseite gegen die Überströmung der Saugseite anstellbar. Gegenüber einer herkömmlichen Landeklappe wird der Spoiler des neuen Tragflügels zum Bremsen in einer entgegengesetzten Richtung angestellt. Dadurch wird zwar eine Erhöhung des Widerstands des Tragflügels, d. h. die gewünschte Bremswirkung erzielt, die Überströmung der Saugseite des Tragflügels wird aber nicht in einer den Auftrieb des Tragflügels beeinträchtigenden Weise gestört. Vielmehr wird sogar die Anströmung einer auf den Spoiler folgendenIn the new wing, a leading edge of the spoiler in flight on the suction side of the wing is extendable, and the extended spoiler is in flight with its suction side facing underside against the overflow of the suction side adjustable. Compared to a conventional landing flap, the spoiler of the new wing is set to brake in an opposite direction. As a result, although an increase in the resistance of the wing, d. H. achieved the desired braking effect, the overflow of the suction side of the wing is not disturbed in a buoyancy of the wing impairing manner. Rather, even the flow of a following on the spoiler
Hochauftriebsklappe im Sinne eines erhöhten Auftriebs positiv beeinflusst.High-lift flap positively influenced in terms of increased buoyancy.
Um nach dem Aufsetzen des Flugzeugs Auftrieb schnell und gezielt vernichten zu können, kann der Spoiler des neuen Tragflügels zusätzlich mit seiner Oberseite gegen die Überströmung der Saugseite anstellbar sein. Hierzu kann er, aber muss er nicht mit seiner Vorderkante wieder an die Saugseite des Tragflügels eingefahren werden. Um den Reiseflugwiderstand aufgrund des Spoilers bei dem neuen Tragflügel nicht zu erhöhen, ist der Spoiler in eine Stellung einfahrbar, in der er mit seiner Oberseite die Saugseite des Tragflügels fortsetzt. Dies impliziert, dass seine Vorderkante nicht mehr über die Saugseite des Tragflügels übersteht.In order to be able to destroy buoyancy quickly and deliberately after landing the aircraft, the spoiler of the new wing may additionally be adjustable with its upper side against the overflow of the suction side. He can, but he does not need to be retracted with its leading edge to the suction side of the wing. In order not to increase the cruise resistance due to the spoiler in the new wing, the spoiler is retractable to a position in which he continues with its top the suction side of the wing. This implies that its leading edge does not protrude beyond the suction side of the wing.
Mit dem Überstehen der Vorderkante des Spoilers über die Saugseite des Tragflügels ist nicht zwingend gemeint, dass sich die Vorderkante des Spoilers in der Vertikalen über der Saugseite des Tragflügels befindet. Sie liegt aber oberhalb des Verlaufs der Saugseite des Tragflügels, wobei dieser Betrachtung auch eine gedachte Fortsetzung dieses Verlaufs bis unter die Vorderkante zugrunde gelegt werden kann, wenn der Spoiler erst an oder hinter der Hinterkante des Tragflügels beginnt.By protruding the front edge of the spoiler on the suction side of the wing is not necessarily meant that the front edge of the spoiler is in the vertical above the suction side of the wing. However, it lies above the course of the suction side of the wing, and this consideration, an imaginary continuation of this course can be used to below the leading edge used as the spoiler begins at or behind the trailing edge of the wing.
Besonders bevorzugt ist eine solche Lage des Spoilers, in der er einen Bereich zwischen der Flügelhinterkante des Tragflügels und einer über diese ausgefahrene Hochauftriebsklappe überspannt. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Spoiler in Richtung seiner Überströmung eine Überlappung mit der ausgefahrenen Hochauftriebsklappe aufweist. Ein dabei auftretender - A -Such a position of the spoiler is particularly preferred, in which it spans an area between the wing trailing edge of the wing and a high-lift flap extended beyond it. It is particularly preferred if the spoiler has an overlap with the extended high-lift flap in the direction of its overflow. An occurring - A -
Spalt zwischen der Hinterkante des Spoilers und der Saugseite der Hochauftriebsklappe kann im Flug einen passiven Aufblaseffekt der Grenzschicht auf der Hochauftriebsklappe bewirken werden. Auf diese Weise wird die resultierende aerodynamische Kraft an der Hochauftriebsklappe im krassen Gegensatz zu einer normalen Bremsklappe erhöht. Diese Erhöhung hat sowohl einen erhöhten Auftrieb an der Hochauftriebsklappe als auch einen erhöhten Widerstand zur Folge.Gap between the trailing edge of the spoiler and the suction side of the high lift flap may cause a passive inflation effect of the boundary layer on the high lift flap in flight. In this way, the resulting aerodynamic force on the high lift flap is increased in sharp contrast to a normal brake flap. This increase results in both increased lift on the high lift flap and increased resistance.
Vorzugsweise wird der Spalt zwischen der Unterseite des Spoilers und der Saugseite der ausgefahrenen Hochauftriebsklappe beim Ändern eines Anstellwinkels des Spoilers konstant gehalten, um den genannten Ausblaseffekt unabhängig von der Gesamtbremswirkung des Spoilers möglichst beizubehalten. Hierzu kann der Spoiler um eine längs seiner Hinterkante verlaufende Schwenkachse verschwenkbar sein.Preferably, the gap between the underside of the spoiler and the suction side of the extended high lift flap is kept constant when changing an angle of attack of the spoiler, in order to maintain the said blow-off effect as independent as possible of the overall braking effect of the spoiler. For this purpose, the spoiler can be pivoted about a pivot axis extending along its trailing edge.
Besonders bevorzugt sind mehrere Spoiler an dem neuen Tragflügel vorgesehen. Dabei sind diese idealer Weise einzeln anstellbar. Wenn mehrere Spoiler vorgesehen sind, müssen aber nicht alle diese Spoiler mit ihrer Vorderkante über die Saugseite des Tragflügels ausfahrbar sein. Vielmehr kann nur einer oder können mehrere solcher erfindungsgemäßen Spoiler neben üblichen Bremsklappen vorgesehen sein. Insbesondere im rumpfnahen Bereich des Tragflügels, d. h. weiter von seiner Flügelspitze entfernt, können solche herkömmlichen Bremsklappen sinnvoll sein, um nach dem Aufsetzen des Flugzeugs Auftrieb zu vernichten, weil im Innenbereich die Auftriebskraft größer ist. Entsprechend ist der Außenbereich des Tragflügels für den Einsatz der erfindungsgemäßen Spoiler bevorzugt, wenn nicht jeder Spoiler alternativ in herkömmlicher Weise gegen die Überströmung der Saugseite des Tragflügels angestellt werden kann.More preferably, a plurality of spoilers are provided on the new wing. These are ideally adjustable individually. If several spoilers are provided, but not all of these spoilers must be extendable with its front edge on the suction side of the wing. Rather, only one or more such spoiler according to the invention can be provided in addition to conventional air valves. Especially in the fuselage area of the wing, d. H. further away from its wing tip, such conventional airbrakes can be useful to destroy buoyancy after landing of the aircraft, because in the interior of the buoyancy force is greater. Accordingly, the outer region of the wing is preferred for the use of the spoiler according to the invention, if not every spoiler can alternatively be employed in a conventional manner against the overflow of the suction side of the wing.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the introduction to the description are merely exemplary and can come into effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Further features are the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to each other and their relative arrangement and operative connection - refer. The combination of features of different embodiments of the invention or features of different claims is also different from the selected Relationships of the claims possible and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings and described.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Tragflügel in einer Hochauftriebskonfiguration.Fig. 1 shows a sectional view through an inventive wing in a high lift configuration.
Fig. 2 zeigt den Tragflügel gemäß Fig. 1 mit in herkömmlicher Weise angestelltemFig. 2 shows the wing of FIG. 1 employed in a conventional manner
Spoiler.Spoiler.
Fig. 3 zeigt den Tragflügel gemäß Fig. 1 , wobei der Spoiler mit seiner Vorderkante ausgefahren und mit seiner Unterseite gegen die Überströmung der Saugseite des Tragflügels angestellt ist.Fig. 3 shows the wing of FIG. 1, wherein the spoiler is extended with its front edge and employed with its underside against the overflow of the suction side of the wing.
Fig. 4 zeigt die Hinterkante des Tragflügels gemäß Fig. 1 in der Konfiguration gemäßFIG. 4 shows the trailing edge of the wing according to FIG. 1 in the configuration according to FIG
Fig. 3 mit dem Spoiler und einer Hochauftriebsklappe in vergrößerter Darstellung.Fig. 3 with the spoiler and a high lift flap in an enlarged view.
Fig. 5 zeigt Auftriebs- und Widerstandskurven, die für die Konfiguration des Tragflügels gemäß Fig. 2 und Fig. 3 berechnet wurden; undFig. 5 shows lift and drag curves calculated for the wing configuration of Figs. 2 and 3; and
Fig. 6 zeigt Nickmomentkurven, die ebenfalls für die Konfiguration des Tragflügels gemäß Fig. 2 und Fig. 3 berechnet wurden.FIG. 6 shows pitching moment curves which have also been calculated for the configuration of the wing according to FIGS. 2 and 3.
FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES
Der in Fig. 1 in einem Querschnitt dargestellte Tragflügel 1 weist eine Vorderkante 2 eine Hinterkante 3, eine Saugseite 4, eine Druckseite 5, eine Flügelvorderklappe 6 an der Vorderkante 2 und eine Flügelhinterklappe 7 an der Hinterkante 3 auf. Weiterhin ist in dem Übergangsbereich zwischen der Hinterkante 3 und der Flügelhinterklappe 7, die auch als Hochauftriebsklappe 7 bezeichnet wird, ein Spoiler 8 vorgesehen. In der in Fig. 1 dargestellten Hochauftriebskonfiguration des Tragflügels 1 sind die Flügelvorderklappe 6 über die Vorderkante 2 und die Flügelhinterklasse 7 über die Flügelhinterkante 3 ausgefahren, wobei die Hochauftriebsklappe 7 einen von dem Spoiler 8 überspannten Abstand zu der Flügelhinterkante 3 aufweist. Der Spoiler 8 befindet sich dabei in einer Stellung, in der er die Saugseite des Tragflügels mit seiner Oberseite 9 zu der Saugseite 10 der Hochauftriebsklappe 7 hin fortsetzt. Die Hochauftriebskonfiguration des Tragflügels 1 gemäß Fig. 1 mit ausgefahrener Flügelvorderklappe 6 und Flügelhinterklappe 7 stellt ein im Vergleich zum Reiseflug mit eingefahrenen Klappen stark erhöhten Auftriebsbeiwert bereit, durch den eine starke Absenkung der Fluggeschwindigkeit während des Landeanflugs ermöglicht wird.The illustrated in Fig. 1 in a cross-section wing 1 has a front edge 2, a trailing edge 3, a suction side 4, a pressure side 5, a wing front flap 6 at the Leading edge 2 and a rear wing flap 7 at the trailing edge 3. Furthermore, in the transition region between the trailing edge 3 and the rear wing flap 7, which is also referred to as high-lift flap 7, a spoiler 8 is provided. In the high-lift configuration of the wing 1 shown in FIG. 1, the wing front flap 6 are extended beyond the wing trailing edge 3 via the leading edge 2 and the wing trailing class 7, wherein the high-lift flap 7 has a distance from the spoiler trailing edge 3 spanned by the spoiler 8. The spoiler 8 is in a position in which it continues the suction side of the wing with its top 9 to the suction side 10 of the high-lift flap 7 back. The high-lift configuration of the wing 1 according to FIG. 1 with the wing front flap 6 and rear wing flap 7 extended provides a greatly increased lift coefficient compared to cruising with retracted flaps, which makes it possible to greatly reduce the airspeed during the landing approach.
Wenn der Gleitpfadwinkel des Flugzeugs weiter erhöht werden soll, kann zusätzlich zur Schubreduktion und zum erhöhten Gesamtluftwiderstand aufgrund der ausgefallenen Flügelvorderklappe 6 und der ausgefahrenen Flügelhinterklappe 7 der Spoiler 8 verwendet werden. Dazu kann der Spoiler 8 mit seiner Oberseite 9, wie in Fig. 2 dargestellt ist, gegen eine Überströmung 11 der Saugseite 4 des Tragflügels 1 angestellt werden. Diese für eine herkömmliche Bremsklappe übliche Anstellung des Spoilers 8 erhöht zwar den Gesamtluftwiderstand, senkt aber den mit der ausgefahrenen Hochauftriebsklappe 7 erzielten zusätzlichen Auftrieb deutlich ab.If the glideslope angle of the aircraft is to be further increased, the spoiler 8 can be used in addition to the thrust reduction and increased air drag due to the failed front wing flap 6 and the extended rear wing flap 7. For this purpose, the spoiler 8 with its upper side 9, as shown in Fig. 2, are employed against an overflow 11 of the suction side 4 of the wing 1. Although this adjustment of the spoiler 8, which is usual for a conventional brake flap, increases the overall air resistance, it clearly reduces the additional buoyancy achieved with the extended high-lift flap 7.
Deshalb ist der Spoiler 8 bei dem neuen Tragflügel 1 so ausgebildet, dass er auch in die in Fig. 3 gezeigt Stellung überführt werden kann, in der er mit seiner Vorderkante 12 über die Saugseite 4 des Tragflügels 1 ausgefahren ist und mit seiner Unterseite 13 gegen die Überströmung 11 angestellt ist.Therefore, the spoiler 8 is formed in the new wing 1 so that it can also be transferred to the position shown in Fig. 3, in which it is extended with its front edge 12 on the suction side 4 of the wing 1 and with its underside 13 against the overflow 11 is employed.
Fig. 4 zeigt die Flügelhinterkante 3, den Spoiler 8 und die Hochauftriebsklappe 7 gemäß Fig. 3 in vergrößerter Darstellung. Hieraus sind eine Überlappung 14 des Spoilers 8 und der Hochauftriebsklappe 7 sowie ein Spalt 15 zwischen dem Spoiler 8 und der Hochauftriebsklappe 7 zu erkennen. Die Überlappung 14 verläuft im Wesentlichen waagerecht, während der Spalt 15 senkrecht dazu orientiert ist. Eine hier nicht dargestellte Führung für den Spoiler 8 ist so ausgebildet, dass beim Verändern eines Anstellwinkels 16 des Spoilers die Überlappung 14 und der Spalt 15 nicht erheblich verändert werden. Durch Variation des Anstellwinkels 16 kann die aktuelle Bremswirkung des Spoilers 8 variiert werden. Die Form der Vorderkante 12 des Spoilers 8, die auch als Spoilernase bezeichnet wird, die Unterseite 13 des Spoilers sowie die Wölbung 17 an der Hinterkante 3 des Tragflügels 1 können im Hinblick auf aerodynamische, akustische, strukturelle und/oder herstellungsrelevante Aspekte optimiert werden. Eine Krümmung des Spoilers 8 kann auch durch Aktuatoren und/oder elastische Materialien erhöht werden, um den Auftriebsverlust an der Vorderseite des Tragflügels zu mindern.Fig. 4 shows the wing trailing edge 3, the spoiler 8 and the high-lift flap 7 of FIG. 3 in an enlarged view. From this, an overlap 14 of the spoiler 8 and the high-lift flap 7 and a gap 15 between the spoiler 8 and the high-lift flap 7 can be seen. The overlap 14 extends substantially horizontally, while the gap 15 is oriented perpendicular thereto. A guide not shown here for the spoiler 8 is designed so that when changing an angle of attack 16 of the spoiler, the overlap 14 and the gap 15 are not changed significantly. By varying the angle of attack 16 can the current braking effect of the spoiler 8 can be varied. The shape of the leading edge 12 of the spoiler 8, which is also referred to as spoiler nose, the underside 13 of the spoiler and the bulge 17 at the trailing edge 3 of the wing 1 can be optimized in terms of aerodynamic, acoustic, structural and / or production-relevant aspects. A curvature of the spoiler 8 can also be increased by actuators and / or elastic materials to reduce the loss of buoyancy at the front of the wing.
Vorzugsweise werden bei dem neuen Tragflügel mehrere Spoiler 8 eingesetzt, die neben der Erhöhung des gesamten Luftwiderstands auch zur Steuerung des Flugzeugs eingesetzt werden können, indem sie getrennt voneinander angesteuert werden.Preferably, a plurality of spoilers 8 are used in the new wing, which can be used in addition to the increase of the total air resistance for the control of the aircraft by being controlled separately from each other.
Die vorliegende Erfindung stellt mit dem Spoiler 8 eine Bremsklappe zur Verfügung, die im Vergleich zu herkömmlichen Bremsklappen mit der Anstellung gemäß Fig. 2 eine bessere Bremswirkung bereitstellen, dabei jedoch den Gesamtauftrieb des Flugzeugs weniger stören. Das macht die Erfindung zu einer besseren Luftbremse als herkömmliche Bremsklappen. Die Fig. 5 und 6 beweisen die besseren aerodynamischen Leistungen der erfindungsgemäßen Spoileranstellung gemäß Fig. 3 gegenüber der herkömmlichen Spoiler- bzw. Bremsklappenanstellung gemäß Fig. 2. Die gezeigten Kurven sind mit einer stationären nummerischen CFD- Methode berechnet worden. Fig. 5 zeigt Auftriebs- und Widerstandskurven für den in 5°- Schritten inkrementierten Ausschlag des Spoilers 8 in den in Fig. 2 und Fig. 3 angegebenen Richtungen. Fig. 6 zeigt die entsprechenden Nickmomentkurven. The present invention provides with the spoiler 8 a brake flap available, which provide better braking performance compared to conventional brake with the employment of FIG. 2, but less disturbing the overall buoyancy of the aircraft. This makes the invention a better air brake than conventional airbrakes. FIGS. 5 and 6 prove the better aerodynamic performances of the spoiler adjustment according to the invention according to FIG. 3 compared with the conventional spoiler or brake flap adjustment according to FIG. 2. The curves shown have been calculated with a stationary numerical CFD method. FIG. 5 shows lift and resistance curves for the rash of the spoiler 8 incremented in 5 ° increments in the directions indicated in FIGS. 2 and 3. Fig. 6 shows the corresponding pitching moment curves.
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS
TragflügelHydrofoil
Vorderkanteleading edge
Hinterkantetrailing edge
Saugseitesuction
Druckseitepressure side
VorderkantenklappeLeading edge flap
HochauftriebsklappeHigh lift flap
Spoilerspoiler
Oberseitetop
Saugseitesuction
Überströmungoverflow
Vorderkanteleading edge
Unterseitebottom
Überlappungoverlap
Spaltgap
Anstellwinkelangle of attack
Wölbung bulge

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Tragflügel mit einer Saugseite und einer Hinterkante und mit mindestens einem im Bereich der Hinterkante angeordneten Spoiler, wobei der Spoiler im Flug gegen eine Überströ- mung der Saugseite des Tragflügels anstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorderkante (12) des Spoilers (8) im Flug über die Saugseite (4) des Tragflügels (1) ausfahrbar ist und dass der Spoiler (8) so im Flug mit seiner der Saugseite (4) zugewandten Unterseite (13) gegen die Überströmung (11 ) der Saugseite (4) anstellbar ist.1. wing with a suction side and a trailing edge and with at least one arranged in the rear edge spoiler, wherein the spoiler in flight against an overflow on the suction side of the wing is adjustable, characterized in that a front edge (12) of the spoiler (8 ) in flight on the suction side (4) of the wing (1) is extendable and that the spoiler (8) so in flight with its suction side (4) facing bottom (13) against the overflow (11) of the suction side (4) adjustable is.
2. Tragflügel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Spoiler (8) mit seiner Oberseite (9) gegen die Überströmung (11) der Saugseite (4) anstellbar ist.2. Wing according to claim 1, characterized in that the spoiler (8) with its upper side (9) against the overflow (11) of the suction side (4) is adjustable.
3. Tragflügel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spoiler (8) in eine Stellung einfahrbar ist, in der er mit seiner Oberseite (9) die Saugseite (4) des Tragflügels (1) fortsetzt.3. Wing according to claim 1 or 2, characterized in that the spoiler (8) is retractable into a position in which it continues with its upper side (9), the suction side (4) of the wing (1).
4. Tragflügel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spoiler (8) einen Bereich zwischen der Flügelhinterkante (3) des Tragflügels (1) und einer über diese ausgefahrenen Hochauftriebsklappe (7) überspannt.4. A wing according to one of claims 1 to 3, characterized in that the spoiler (8) spans an area between the wing trailing edge (3) of the wing (1) and an extended over this high-lift flap (7).
5. Tragflügel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spoiler (8) eine Über- lappung (14) mit der ausgefahrenen Hochauftriebsklappe (7) aufweist.5. Airfoil according to claim 4, characterized in that the spoiler (8) has an overlap (14) with the extended high-lift flap (7).
6. Tragflügel nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt (15) zwischen der Unterseite (13) des Spoilers (8) und der Saugseite (10) der ausgefahrenen Hochauftriebsklappe (7) beim Ändern eines Anstellwinkels (16) des Spoilers (8) konstant bleibt.6. A wing according to any one of claims 4 and 5, characterized in that a gap (15) between the underside (13) of the spoiler (8) and the suction side (10) of the extended high-lift flap (7) when changing an angle of attack (16). the spoiler (8) remains constant.
7. Tragflügel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spoiler (8) um eine längs seiner Hinterkante verlaufende Schwenkachse verschwenkbar ist. 7. A wing according to claim 6, characterized in that the spoiler (8) is pivotable about a longitudinal axis along its trailing edge pivot axis.
8. Tragflügel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere einzeln anstellbare Spoiler (8) vorgesehen sind.8. A wing according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a plurality of individually adjustable spoiler (8) are provided.
9. Tragflügel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass neben mindestens einem mit seiner Vorderkante (12) ausfahrbaren und mit seiner Unterseite (13) gegen die Überströmung (11) der Saugseite (4) anstellbaren Spoiler (8) mindestens ein weiterer von einer Flügelspitze des Tragflügels (1) weiter weg liegender Spoiler vorgesehen ist, der nur mit seiner Oberseite gegen die Überströmung (11) der Saugseite (4) anstellbar ist.9. A wing according to one of claims 1 to 8, characterized in that in addition to at least one with its front edge (12) extendable and with its underside (13) against the overflow (11) of the suction side (4) engageable spoiler (8) at least one further from a wing tip of the wing (1) farther away spoiler is provided, which is adjustable only with its upper side against the overflow (11) of the suction side (4).
10. Flugzeug mit einem Paar von spiegelsymmetrisch an einen Rumpf angesetzten Tragflü- geln (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9. 10. aircraft with a pair of mirror-symmetrically attached to a fuselage wings (1) according to one of claims 1 to 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2529441A1 (en) * 1975-07-02 1977-01-20 Schempp Hirth Kg Twin section trailing edge system for airfoil wing - has aileron and brake flap combined as single unit but separably operable
CH683982A5 (en) * 1990-10-18 1994-06-30 Frantisek Adamec Device to increase lift of wing of aircraft

Patent Citations (2)

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